(57)【要約】 【課題】  耐火煉瓦の寿命延長を図る。【解決手段】  一方端面に凸状曲面１１ａを、他方端面に前記凸状曲面１１ａに合致する凹状曲面１１ｂを有する煉瓦１１を、隣接する前記煉瓦１１の凸状曲面１１ａと凹状曲面１１ｂが嵌り合うように、側壁１２ｂの下部から上部へ向け、容器１２内に注入された溶融金属の回転流れの方向にスパイラル状に積み上げる。その際、煉瓦１１の一方端面に形成した凸状曲面１１ａが、前記溶融金属の回転流れと対向するように施工する。厚みは１５０〜２５０ｍｍで、煉瓦１１の両端に形成した凸状及び凹状の曲面は、半径が１６０〜１８０ｍｍの円弧である煉瓦１１を使用する。【効果】  隣接する煉瓦間の目地部単位面積当たりの応力値を低減でき、また、溶湯の浸入が抑制され、煉瓦の溶損速度が低下し、寿命延長が図れる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方端面に凸状曲面を、他方端面に前記凸状曲面に合致する凹状曲面を有する煉瓦を、隣接する前記煉瓦の凸状曲面と凹状曲面が嵌り合うように、製鋼用容器の側壁下部から上部へ向けてスパイラル状に積み上げることを特徴とする、寿命の長い製鋼用容器の内張り耐火煉瓦の施工方法。
【請求項２】
前記容器内に注入された溶融金属の回転流れの方向に前記煉瓦を積み上げることを特徴とする請求項１記載の製鋼用容器の内張り耐火煉瓦の施工方法。
【請求項３】
前記煉瓦の一方端面に形成した凸状曲面が、前記溶融金属の回転流れと対向するように施工することを特徴とする請求項１又は２記載の製鋼用容器の内張り耐火煉瓦の施工方法。
【請求項４】
前記煉瓦の厚みは１５０〜２５０ｍｍで、煉瓦の両端に形成した凸状及び凹状の曲面は、半径が１６０〜１８０ｍｍの円弧であることを特徴とする請求項１〜３の何れか記載の製鋼用容器の内張り耐火煉瓦の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側壁が耐火煉瓦で内張り施工されている溶融金属の精錬用又は運搬用容器の、前記耐火煉瓦の施工方法に係り、特に、溶銑予備処理における旋回攪拌法（ＫＲ法）や、溶鋼中介在物浮上促進における旋回攪拌法（電磁攪拌）に使用する製鋼用容器の内張り耐火煉瓦の寿命延長を図れるスパイラル施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶銑の予備処理時、効率良く脱硅や脱硫を行うためには、溶銑と反応剤とをよく混ぜ合わせることが重要である。このため、溶銑中に耐火物製のランスを深く挿入して、ガスと共に反応剤をインジェクションする方法や、溶銑中に耐火物製のインペラーを浸漬して旋回させ、溶銑の旋回流に反応剤を巻き込ませる方法がよく用いられている。
【０００３】
また、溶鋼精錬時にも、効率良く脱硫や介在物除去を行うために、溶鋼中に耐火物製のランスを浸漬してガスと共に反応剤をインジェクションする方法や、ＲＨにより溶鋼を上下方向に回転させたり、電磁攪拌装置により溶鋼を横方向に旋回させたりする方法がよく用いられている。
【０００４】
しかし、これらの攪拌によって、溶銑や溶鋼を収容している溶銑鍋や取鍋における耐火物の損耗は激しくなる方向にあり、反応の促進強化及び耐火物コストの低減の両面から耐火物寿命の延長対策が強く望まれている。
【０００５】
ところで、溶銑鍋の内張りに使用する煉瓦としては、図７に示したような、容器の内周面と接する辺（図７（ｂ）における紙面上側）が長く、該辺と対向する辺（図７（ｂ）における紙面下側）が短い、平面視台形状の迫り形煉瓦１（ＪＩＳ  Ｒ  ２１０３  ６２）が主流であるが、溶銑の脱硅・脱硫を効率良く行うために、更なる過酷な攪拌にも耐え、かつ寿命延長を図ることができるような内張りを行うには、次のような課題がある。
【０００６】
１）迫り形煉瓦１を使用した施工では、図８に示したように、一段毎にリング状に積んでゆくために、一段毎に攻め煉瓦が必要になる。また、円周方向の熱応力が煉瓦間で迫り合い、強度の弱い目地部が溶損されて、図９に示したように、目地部２が凹状になり、迫り形煉瓦１の形状がかまぼこ状になる。
【０００７】
２）最近では、インジェクション方式よりもＫＲインペラーによる攪拌方式が多く採用されるようになってきているため、上記１）の他に回転するＫＲインペラーと側面煉瓦との摩擦・摩耗により、目地部における煉瓦の欠けや摩耗が進行し、従来並みの十分な寿命が得られなくなってきている。
【０００８】
そこで、上記１）の前段における問題を解決するために、各段毎の攻め煉瓦を不要として施工時間を短縮すべく、取鍋の築炉に際し、相互に異形状のスターター煉瓦を炉底部に順次セットし、これらスターター煉瓦の上に標準形状の前記迫り形煉瓦をスパイラル状に積み上げて築炉する技術が実施されている。
【特許文献１】特開平５−３０５４２３号公報
【０００９】
また、両端面に同一の曲面を有する耐火物も開示されている。
【特許文献２】特開平２−１７５０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献１に記載されたスパイラル築炉方法でも、円周方向の熱応力が煉瓦間で迫り合い、強度の弱い目地部が溶損されて、目地部が凹状になり、煉瓦の形状がかまぼこ状になるという従来の問題は解決できない。
【００１１】
また、特許文献２で開示された耐火物は、寿命を延ばすことに特徴があり、隅切りを設けて使用中の熱ひずみを吸収させるなど、煉瓦の形状に関しては詳しく開示されているものの、容器に施工する際の施工方法に関する言及はない。
【００１２】
本発明が解決しようとする問題点は、従来の迫り形煉瓦を使用した施工方法では、例えばＫＲインペラーによる攪拌方式を採用した場合に、耐火煉瓦の寿命延長が図れないという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者は、内張り煉瓦の損耗が円周方向に隣接する煉瓦間の目地部で激しいことから、その損耗機構が煉瓦の熱膨張によるものと推測し、熱膨張による応力発生を抑制すること、及び、単位面積当りのその応力値を低減することを目的として、調査、実験を重ねた。
【００１４】
その結果、スパイラル施工の特徴を活用し、併せて、円周方向に隣接する煉瓦間の隙間を曲面化することにより、その間隙に溶融金属が差し込み難くなるという曲面煉瓦の長所をも活かし、かつ、煉瓦形状を複雑に規定するのではなく、施工方法を工夫することにより、使用中の熱ひずみを吸収させて煉瓦寿命を延ばすことができることを知見した。
【００１５】
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、
本発明の製鋼用容器の内張り耐火煉瓦の施工方法は、
一方端面に凸状曲面を、他方端面に前記凸状曲面に合致する凹状曲面を有する煉瓦を、隣接する前記煉瓦の凸状曲面と凹状曲面が嵌り合うように、製鋼用容器の側壁下部から上部へ向けてスパイラル状に積み上げることを最も主要な特徴とする。
【００１６】
そして、上記の本発明方法においては、
前記容器内に注入された溶融金属の回転流れの方向に前記煉瓦を積み上げたり、
前記煉瓦の一方端面に形成した凸状曲面が、前記溶融金属の回転流れと対向するように施工したり、
厚みは１５０〜２５０ｍｍで、煉瓦の両端に形成した凸状及び凹状の曲面は、半径が１６０〜１８０ｍｍの円弧である前記煉瓦を使用することが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、隣接する煉瓦同士の円周方向の接触面を曲面形状とすることで、平面の場合よりも接触面積が拡がり、隣接する煉瓦間の目地部単位面積当たりの応力値を低減することができる。特に、施工後の煉瓦の厚み方向（容器の内側から外側へ向かう方向）に曲面化すれば、厚み方向の目地長さが長くなるために、溶湯の浸入が抑制され、煉瓦の溶損速度が低下し、寿命延長が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図１〜図６を用いて説明する。
本発明の製鋼用容器の内張り耐火煉瓦の施工方法では、煉瓦を連続して積んでいく必要があるために、使用する煉瓦１１は、図１に示すように、一方端面（図１（ａ）の紙面左側端面）に凸状曲面１１ａを、他方端面（図１（ｂ）の紙面右側端面）に前記凸状曲面１１ａと同じ大きさの凹状曲面１１ｂを有する、両端面が同一の曲面形状を有する必要がある。
【００１９】
そして、前記煉瓦１１を、図２に示すように、容器１２の底部１２ａにセットしたスターター煉瓦３の上に、側壁１２ｂの最下部位置から始めて徐々にスパイラル状に上部へ向けて積んでいき、内張りの最上部に達したところで、攻め煉瓦４により攻めて収める。
【００２０】
このように側壁１２ｂの下部から上部までスパイラル状に連続させて煉瓦１１を積むことにより、熱膨張による煉瓦１１と煉瓦１１のぶつかりあいの応力は、スパイラルに沿って側壁１２ｂの下部から上部までの長い距離に分散されることになる。なお、前記煉瓦１１を積み上げるスパイラルの開始点は、容器１２の内張り下部の１箇所でなくても、複数箇所からでもよい。
【００２１】
１段毎に円周状に積んで１段毎に攻め煉瓦で攻める、図８に示した従来の施工方法では、各段の中で煉瓦が熱膨張により競り合って大きな応力が発生し、目地部の損傷の原因となっていたが、本発明では、スパイラル施工とすることにより、煉瓦膨張に伴う各煉瓦１１の伸び長さを、最終的に最上部の攻め部で吸収することができるため、目地部の損傷を抑制することが可能となる。
【００２２】
ところで、ＫＲ式溶銑脱硫法などの溶湯旋回型の処理に供する容器１２の場合には、前記煉瓦１１をスパイラル状に積んでいく方向は、図３に示すように、溶湯の旋回流れの方向（図３に矢印で示した方向）と同じ方向となすことが好ましい。
【００２３】
その理由は、溶湯の旋回流れの方向と同じ方向に煉瓦１１を積んでいくと、煉瓦の熱応力と旋回流の機械的エネルギーが、重力とは逆に前記の旋回流れの方向に進み、スパイラル状に分散されるからである。これに対し、溶湯の旋回流れと逆の方向に積んでいくと、煉瓦１１の重力と旋回流れの機械的エネルギーが煉瓦１１に作用し、煉瓦１１の熱応力とぶつかり合い、煉瓦１１の目地部２等から、亀裂・角欠け、剥離等の損傷が生じやすくなる。
【００２４】
また、ＫＲ式溶銑脱硫法などの溶湯旋回型の処理に供する容器１２の場合に、前記煉瓦１１を積む向きは、図３に示すように、容器１２の円周方向に隣接する煉瓦１１の一方端面に形成した凸状曲面１１ａが溶湯の旋回流れに対向するように積むと、目地部２の損耗防止に一層効果がある。このように積んだ場合は、溶湯の流れが目地部２に当っても滑らかに流れ去るようになり、物理的な損耗を軽減できるためである。
【００２５】
ところで，煉瓦１１の両端面の曲面形状は、煉瓦１１の厚み（図１（ａ）における紙面上下方向の長さ）が１５０〜２５０ｍｍのものでは、図１に示したように、水平面での半径Ｒを１６０〜１８０ｍｍの円弧状とすることが望ましい。
【００２６】
煉瓦１１の厚みが１５０〜２５０ｍｍのものにおいて、前記半径Ｒが１６０ｍｍ未満では目地部２の長さが長くなって目地部２の単位面積当りの応力値を低減させる効果はあるものの、他方端面に形成した凹状曲面１１ｂの角が鋭角になって、角欠けが起こりやすくなるからである。
【００２７】
また、半径Ｒが１８０ｍｍを超えると目地部２の長さが短くなって容器１２の円周方向に隣接する煉瓦１１の接着面積が狭くなるために、競り合い応力が大きくなって目地部２の損傷の原因となりやすい上、溶湯浸入抑止効果も低下するからである。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施結果について説明する。
溶銑量が２３０トンの溶銑鍋でＫＲ型脱硫処理を行う条件で、本発明の施工方法と効果を確認した。溶銑脱硫の処理条件は、生石灰を投入し、毎分１２０回転で１２分間旋回することで行った。
【００２９】
本発明方法では、アルミナ・ＳｉＣ・Ｃ製の、図１に示したような、一方端面に半径Ｒが１７８ｍｍの円弧状の凸状曲面を、他方端面に同じく半径Ｒが１７８ｍｍの円弧状の凹状曲面を形成した煉瓦を用い、側壁最下部の２箇所から、ＫＲインペラーの回転方向、すなわち、溶銑の回転流れ方向に向けて、しかも、前記凸状曲面が溶銑の回転流れ方向に対向するように、スパイラル状に施工を始めて、２本のスパイラルを側壁最上部まで積み上げた。なお、比較として、前記と同じ材質の迫り形煉瓦を、１段毎にリング状に施工した従来法による場合についても実験した。
【００３０】
今回の施工では、内張り煉瓦の厚さは共に２００ｍｍで同一であるが、目地部の長さは、従来法では２００ｍｍであるのに対し、本発明方法では煉瓦の両端面を半径が１７８ｍｍの円弧状としたものを使用したので、２３６ｍｍと１８％目地部の長さが長くなっている。
【００３１】
その効果を、図４〜図６に示す。
本発明方法では、煉瓦を円周方向にスパイラル状に積み上げていき、攻めは上部で収めるため、煉瓦同志のぶつかり合いの応力は、円周方向にスパイラル状に上がり、側壁の下部と上部の長い間で分散されることになるので、応力は緩和され、また、ＫＲ処理時、溶銑湯の流れでの接触が緩和され、目地部への地金の侵入が抑制できるので、１１７２回使用した後も，図４及び図５の（ｂ）に示したように、煉瓦１１や目地部２の損傷形態が、かまぼこ状に溶損することが無くなり、目地が滑らかになって、スポーリングなどの損傷も無くなることが明らかになった。
【００３２】
一方、従来の迫り形煉瓦１を使用した施工では、１段毎にリング状に積んでいるため（攻めが１段毎に収める）、煉瓦同志のぶつかり合い（円周方向）の圧力が高く、目地部２間の煉瓦の角が欠け、１０４６回使用した後には，図４及び図５の（ａ）に示したように、かまぼこ状に溶損した。
【００３３】
図６に上記実験結果における原単価指数と煉瓦寿命を示したが、本発明方法では、従来方法と比べて煉瓦寿命が１２％アップし、原単価は１８％低減した。
【００３４】
本発明方法は上記の態様に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範囲内であれば、その実施形態の変更は任意である。例えば、使用する内張り煉瓦の凸状曲面や凹状曲面は、曲面であれば、必ずしも円弧状に限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上の本発明は、旋回攪拌法以外に使用する容器の内張り耐火煉瓦の施工にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明方法に使用する内張り耐火煉瓦を示した図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は正面から見た図である。
【図２】本発明の施工方法の説明図である。
【図３】本発明の施工方法の詳細図である。
【図４】使用後の状態を示した図であり、（ａ）は従来方法、（ｂ）は本発明方法を示す。
【図５】（ａ）（ｂ）はそれぞれ図４（ａ）（ｂ）を模式的に示した図である。
【図６】本発明方法と従来方法の原単価指数と煉瓦寿命を比較した図である。
【図７】内張り耐火煉瓦として使用されている迫り形煉瓦を示す図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は平面から見た図である。
【図８】従来の迫り形煉瓦を使用した施工例を示した図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】従来の迫り形煉瓦を使用した施工の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００３７】
２    目地部
１１    煉瓦
１１ａ    凸状曲面
１１ｂ    凹状曲面
１２    容器
１２ａ    底部
１２ｂ    側壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
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